Question

鈦白粉（主要成分是Ti0₂），覆蓋能力強(qiáng)，折射率高，無(wú)毒，廣泛用于油漆、塑料、造紙等行業(yè)，還可用作乙醇脫水、脫氫的催化劑．如圖是以鈦鐵礦（主要成分FeTi0₃，鈦酸亞鐵）為主要原料生產(chǎn)鈦白粉的工藝流程圖，回答下列問(wèn)題：
（1）上述生產(chǎn)流程中加入物質(zhì)A的目的是防止Fe²⁺被氧化，物質(zhì)A是

 

；上述制備Ti0₂的過(guò)程中，所得到的副產(chǎn)物是

 

，可回收利用的物質(zhì)是：

 

．
（2）寫出TiOS0₄溶液在加熱條件下水解反應(yīng)的離子方程式：

 

（3）為測(cè)定TiOS0₄的含量，首先取待測(cè)鈦液10mL用水稀釋至100mL，加過(guò)量鋁粉，充分振蕩，使其完全反應(yīng)：3Ti0²⁺+Al+6H⁺═3Ti³⁺+AP++3H₂0．過(guò)濾后，取出濾液20mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示劑，用酸式滴定管滴加0.1mol?L^-1 FeCl₃溶液，當(dāng)溶液出現(xiàn)紅色達(dá)到滴定終點(diǎn)，用去了30mL FeC1₃溶液．待測(cè)鈦液中TiOS0₄的物質(zhì)的量濃度是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鈦鐵礦（主要成分FeTi0₃，鈦酸亞鐵）經(jīng)過(guò)80%硫酸分解，生成FeSO₄和TiOS0₄溶液，為防止TiOS0₄溶液將FeSO₄氧化，加入還原性物質(zhì)鐵粉，通過(guò)結(jié)晶，過(guò)濾得到FeSO₄?7H₂O晶體，在濾液中TiOS0下水解生成H₂TiO₃沉淀，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干得到鈦白粉，
（1）防止Fe²⁺被氧化，用鐵粉；上述制備Ti0₂的過(guò)程中，可以得到的副產(chǎn)物是硫酸亞鐵晶體，硫酸可以回收利用；
（2）強(qiáng)酸弱堿鹽水解得到強(qiáng)酸和弱堿；
（3）利用關(guān)系式Ti0²⁺----Ti³⁺-----Fe³⁺
              1        1        1
求出TiOS0₄的物質(zhì)的量濃度是．

解答： 解：鈦鐵礦（主要成分FeTi0₃，鈦酸亞鐵）經(jīng)過(guò)80%硫酸分解，生成FeSO₄和TiOS0₄溶液，為防止TiOS0₄溶液將FeSO₄氧化，加入還原性物質(zhì)鐵粉，通過(guò)結(jié)晶，過(guò)濾得到FeSO₄?7H₂O晶體，在濾液中TiOS0下水解生成H₂TiO₃沉淀，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干得到鈦白粉，
（1）因Fe²⁺易被氧氣氧化生成Fe³⁺，為防止Fe²⁺被氧化，加入的物質(zhì)A是鐵粉，其反應(yīng)原理為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，同時(shí)不會(huì)引入新的雜質(zhì)，制備Ti0₂的過(guò)程中，所得到的副產(chǎn)物是FeSO₄?7H₂O，可回收利用的物質(zhì)是H₂SO₄，故答案為：鐵粉；FeSO₄?7H₂O；H₂SO₄；
（2）TiOS0₄溶液在加熱條件下水解反應(yīng)的離子方程式可由流程圖得知，Ti以H₂TiO₃沉淀的形式出現(xiàn)，即方程式為：TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺，
故答案為：TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺；
（3）反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+Ti³⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺；Fe³⁺與Ti³⁺以1：1的形式反應(yīng)，n（Fe³⁺）=30×10^-3×0.1=0.003mol，即20 mL濾液中n（Ti⁴⁺）=0.003mol，由Ti元素守恒可知n（TiOS0₄）=0.003mol，則100 mL濾液中n（Ti⁴⁺）=0.015mol，待測(cè)鈦液中TiOS0₄的物質(zhì)的量濃度是c（TiOS0₄）=

0.015

0.01

=1.5mol?L^-1，
故答案為：1.5mol?L^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題是物質(zhì)制備型工藝流程題，是近年高考的熱點(diǎn)，主要考查了電解原理及應(yīng)用、物質(zhì)的量濃度的有關(guān)計(jì)算、鹽類水解等知識(shí)點(diǎn)，難度中等．